坚硬覆岩工作面采空区近场瓦斯抽采技术研究#br# #br#

为了解决坚硬覆岩突出煤层开采过程中高抽巷对上隅角瓦斯控制能力差的难题,以首山一矿12110工作面为研究对象,划分了坚硬覆岩工作面采空区近、远场瓦斯库的范围,采用数值模拟的方法,研究了近场瓦斯高效抽采区域,提出了基于低位顶板走向长钻孔的采空区近场瓦斯抽采技术。结果表明：低位顶板走向长钻孔的高效抽采区域为距垮落线30m范围内,合理抽采负压为15kPa,1—5号钻孔抽采瓦斯纯量为8.3m/min。基于低位顶板走向长钻孔的近场瓦斯抽采技术进一步降低了采空区瓦斯涌出量,与高抽巷、上隅角插管构成了采空区近场、远场、上隅角三位一体瓦斯抽采模式,将工作面上隅角瓦斯浓度控制在0.6%以下,确保了工作面的安全回采。     

特厚煤层综放工作面回采期间瓦斯抽采效果及分析

针对乌东煤矿5754502工作面回采期间瓦斯治理问题,根据井下实测瓦斯抽采数据对工作面回采期间采空区埋管抽采和顶板走向高位钻孔抽采情况进行分析,结果表明:采取采空区埋管和顶板走向高位钻孔进行瓦斯抽采能明显降低工作面回风巷及上隅角的瓦斯浓度,特别是采空区埋管抽采措施对工作面瓦斯治理效果显著。通过对采空区埋管长度进行分析,得出45#煤层工作面采空区埋管合理深度为10~35 m,建议尽量不要超过35 m,最多不能超过100 m,以利于控制采空区火灾。     

凤凰山矿15号煤顶板高位钻孔抽放瓦斯技术研究

 针对凤凰山矿151304综采工作面“U”型通风系统回采过程中上隅角瓦斯超限实际,在分析采空区瓦斯主要来源于上覆9号煤层的基础上,利用煤层回采后煤层顶板覆岩层的卸压特征,在煤层顶板覆岩内布置高位钻孔直接对上邻近层卸压瓦斯进行抽采和拦截,并对钻孔布置参数进行了研究。实践应用表明,所设计施工的顶板高位钻孔能够很好的满足151304工作面采空区瓦斯治理的需要,解决了工作面瓦斯超限问题。     

低透煤层采空区覆岩高位瓦斯富集区微震探测及应用

为了提高低透气性煤层采空区覆岩卸压瓦斯的抽采效果,采用微震监测技术,对工作面推进过程中采空区覆岩微震事件的演化过程进行了监测,进而分析了采空区覆岩的空间破裂特征,并依据微震监测分析得到的采动裂隙带位置及周期来压步距,设计了高位钻孔瓦斯抽采参数,检验了瓦斯抽采效果。结果表明:工作面回采期间周期来压步距在16 m左右,形成的采动裂隙带高度在50 m左右,据此设计的高位瓦斯抽采钻孔瓦斯抽采量和抽采体积分数分别提升了100%和150%,表明微震监测技术可准确探测采空区覆岩高位瓦斯富集区的空间位置,为瓦斯抽采钻孔设计提供了依据。     

采空区瓦斯运移规律与治理技术研究

为有效解决煤峪口矿81004工作面采空区瓦斯浓度高的问题,根据工作面与上覆11-12号煤层合并层间的关系可知,工作面回采期间瓦斯主要来源于上覆近距离煤层采空区。采用Fluent数值模拟软件,对工作面不同配风量和不同抽采量条件下采空区瓦斯分布规律进行分析,设计采空区采用巷道超前钻孔导流抽采进行瓦斯治理,并在抽采方案实施后进行效果分析。结果表明:工作面回采期间上隅角瓦斯浓度在0.01%～0.34%的范围内,无瓦斯预警、超限现象,为工作面的安全高效开采提供了保障。     

近距离煤层群高瓦斯突出煤层回采工作面瓦斯综合治理技术

为了解决近距离煤层群高瓦斯突出煤层回采工作面瓦斯超限难题,在对松河矿井1031回采工作面瓦斯地质赋存分析的基础上,采用"穿层钻孔预抽+本煤层抽采+高位巷抽采+采空区埋管抽采"等瓦斯综合治理技术,使回采过程中工作面瓦斯浓度稳定在0.5%左右,工作面瓦斯抽采率达到80%,解决了近距离高瓦斯突出煤层开采的瓦斯治理问题,确保了回采工作面的安全生产。     

采动覆岩卸压采空区瓦斯抽采技术及工程应用

结合采空区顶板覆岩移动破坏规律,通过数值模拟研究了采空区瓦斯渗流场随通风方式和抽采参数的变化规律,在此基础上提出了"良性通风,高位钻孔,低位埋管"的瓦斯抽采技术,通过实现Y形通风、优化布置顶板覆岩钻孔参数和采空区埋管相结合的瓦斯抽采技术,大幅度降低了隅角及采空区瓦斯浓度,保障了工作面的安全生产。     

厚煤层双重卸压采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对下石节煤矿222工作面开采过程中双重卸压造成工作面瓦斯涌出量高导致瓦斯超限的安全难题,结合采动裂隙"O"型圈和"环形裂隙体"理论,在分析厚煤层综放开采双重卸压采动覆岩破坏特征的基础上;采用相似模拟和数值模拟研究了双重卸压工作面开采采空区覆岩裂隙演化模型,确定了裂隙场和应力场演化反馈机制,依据裂隙密度,将覆岩裂隙场划分为贯通渗透区、纵向渗透区和水平渗透区;结合Fluent模拟瓦斯流场运移机理,将双重卸压采空区覆岩裂隙场+应力场+瓦斯渗流场相互耦合,进一步补充了采空区瓦斯流场规律:低位低浓度瓦斯流动带和高位高浓度瓦斯流动圈;提出了双重卸压采空区卸压瓦斯治理方式为复合采空区高位定向钻孔瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:确定卸压瓦斯抽采富集区域范围为回风侧偏向工作面宽度40 m,距离煤层顶板60.8 m以上150 m以下范围内;通过在复合采空区将高位定向钻孔瓦斯抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度低于0.8%,工作面及回风巷瓦斯浓度低于0.3%。     

改进抽放方法提高瓦斯抽放效果

分析了回采工作面回采过程中顶板覆岩卸压移动规律及其顶板覆岩结构与关键层层位对覆岩移动规律的影响,提出了利用采动煤层顶板覆岩卸压裂隙发育特征,实施覆岩卸压区走向长钻孔抽放瓦斯.给出了顶板走向长钻孔卸压抽放的合理布置区域,并在抽放钻孔内下入套管,增加了钻孔有效抽放时间和长度,完善了顶板走向钻孔抽放瓦斯的技术,取得较为理想的瓦斯抽放效果.     

冲击地压煤层瓦斯防控技术体系研究

对厚硬顶板冲击地压煤层瓦斯灾害发生原因进行了分析,提出以超前判识为根本、区域治理为关键、效果达标为导向、协同防治为手段、监测预警为前提、安全防护为保障的"六位一体"冲击地压煤层瓦斯防控技术体系,并在宽沟煤矿I010202工作面开展试验应用。结果表明,在工作面回采期间,无瓦斯异常涌出现象,上隅角瓦斯浓度不超过0.50%,回风流瓦斯浓度不超过0.22%,工作面无6次方级别以上的大能量微震事件发生,有效解决了该矿冲击地压煤层工作面瓦斯涌出异常问题,确保了工作面的安全回采。     

变径高位钻孔“分段叠抽”采空区瓦斯技术

针对八连城煤矿近距离煤层群受19号煤层采动影响,大量卸压瓦斯涌入采空区造成工作面上隅角和支架后方超限极度严重等问题,基于采空区瓦斯流动基本形式及顶板覆岩移动规律,采用变径高位钻孔布置技术,通过变径高位孔-细径段主动拦截上邻近层卸压瓦斯和变径高位孔-扩径段被动抽降下邻近层及采空区遗煤解吸瓦斯,实现"分段叠抽"的采空区瓦斯治理模式。经在31906回采工作面对比试验,结果表明:与传统高位钻孔对比,变径高位钻孔的混合瓦斯抽采流量增大10倍以上,平均瓦斯抽采浓度提高251.58%,平均瓦斯抽采纯量增大36倍;较同直径的埋管抽采技术,平均瓦斯抽采浓度增大4～6倍;该技术将31906工作面回采期间上隅角和支架后方的瓦斯浓度分别控制在0.5%～0.7%、0.6%～0.9%,保障采煤工作连续进展。     

新安煤矿高位钻孔抽采采空区瓦斯效果分析

针对新安煤矿高位钻孔抽采采空区瓦斯的治理措施,基于采空区瓦斯运移、顶板岩层冒落规律,重点分析采空区瓦斯来源、涌出量以及瓦斯浓度分布特征,利用工作面推进期间煤层顶板上覆岩层卸压变形情况,通过布置钻孔抽采层位,高效、可控高浓度接替抽采采空区瓦斯,从而解决了工作面回风流、上隅角瓦斯超限和工作面瓦斯涌出异常的问题。     

高抽巷治理厚煤层综采工作面瓦斯技术研究

根据对采空区覆岩裂隙发育及瓦斯运移情况进行分析,在开采煤层顶板采动裂隙带内布置高位瓦斯抽排巷抽采采空区卸压瓦斯,合理确定高抽巷设置层位,通过对高抽巷抽采厚煤层综采工作面瓦斯的抽采效果考察,结果表明,高抽巷瓦斯抽采有效保证了工作面安全高效生产,对类似条件下的工作面瓦斯治理具有一定的借鉴意义。     

综放工作面瓦斯综合治理技术

为了解决汪家寨煤矿P41102综放工作面回采过程瓦斯超限频繁等问题,通过在本煤层施工顺层钻孔进行瓦斯预抽,有效地降低了工作面回采过程中的瓦斯涌出量。同时,在采空区30 m范围埋设直径250 mm瓦斯抽放管对采空区瓦斯进行抽采,减少回风流的瓦斯浓度,在煤层顶板15m左右布置高位钻孔抽采上邻近卸压层瓦斯,效果明显,瓦斯抽采量达到27.05 m^3/min,瓦斯抽采率达到69.5%,工作面平均月进尺提高30 m以上,生产能力平均提高86 851.6 t/月,杜绝了瓦斯超限,保证了工作面的安全高效生产。     

华润大宁煤矿401工作面瓦斯综合治理实践

针对华润大宁煤矿401工作面煤层瓦斯地质条件,采用本煤层顺层钻孔采前预抽、边采边抽和顶板高抽巷抽采采空区瓦斯的综合抽采工艺,基本解决了工作面回采期间瓦斯涌出量大的问题,确保了工作面的安全回采。     

厚煤层覆岩裂隙分布模拟分析及采空区瓦斯抽采技术

厚煤层开采时受到开采强度大、采空区遗煤量多等因素影响,回采空间内瓦斯浓度较高。30503综放工作面回采采空区瓦斯涌出量较大,仅依靠采空区埋管、风排瓦斯等方式难以降低采面瓦斯浓度,为此采用理论分析、数值模拟等方法对采动覆岩裂隙分布特征进行分析并提出采用低-中-高位钻孔对采空区覆岩瓦斯进行抽采。依据采面情况对抽采钻孔布置进行设计,现场应用后,抽采瓦斯抽采浓度保持在25%左右、抽采纯量稳定在9.5 m~3/min,同时回风巷以及回风上隅角瓦斯浓度分别控制在0.5%、0.6%以内,可满足采面安全生产需要。     

厚煤层采动覆岩裂隙分布特征及卸压瓦斯抽采技术

针对崔家沟煤矿2303综放工作面瓦斯涌出量高易造成瓦斯超限的安全难题,应用采动裂隙椭抛带理论,在分析特厚煤层综放开采覆岩破坏特征的基础上,采用物理相似模拟和UDEC数值模拟试验研究了采空区覆岩"三带"演化规律,建立了采动裂隙椭抛带数学模型,确定出了覆岩裂隙瓦斯抽采有利区,提出了低-中-高位钻孔相组合的瓦斯抽采方案,并进行了工程应用。结果表明:2303综放工作面垮落带高度为33 m,断裂带高度为110 m,距离煤层底板35 m以上55 m以下与外椭抛面交集的范围为瓦斯抽采的有利区域;通过低-中-高位钻孔抽采方案的实施,上隅角瓦斯浓度小于0.6%,回风巷瓦斯浓度小于0.5%,有力保障了工作面的安全高效回采。     

受火区威胁易燃煤层回采工作面复合灾害治理研究

以五虎山煤矿011203工作面为工程实例,分析了011203工作面受上覆煤层火区、采空区自然发火及瓦斯涌出的影响,构建复合灾害治理模式,采取走向+倾向交错钻孔联合大面积区域抽采煤层瓦斯,井上填埋黄土及井上下注液氮,回风巷施工高位钻孔、采空区埋管抽采,以及均压通风等综合治理技术,应用结果表明,工作面回采期间上隅角瓦斯浓度不超过0.8%,回风巷瓦斯浓度不超过0.5%,上隅角和回风流CO体积分数均为0,复合灾害治理效果明显,保证了受火区威胁易燃近距离煤层群综放工作面的安全生产。     

高瓦斯低透气性突出煤层瓦斯治理技术实践

针对土城煤矿1338工作面瓦斯难抽采、涌出量大、采空区及上隅角瓦斯浓度高的问题,在3号煤层采用本煤层预抽、高位抽采、采空区埋管抽采、工作面边采边抽等相结合的综合瓦斯抽采方法。通过采用本煤层瓦斯预抽,抽采量较常规的抽采方式提高了0.52~1.35倍,高位钻孔抽采瓦斯后邻近煤层的瓦斯相对涌出量由14.73~20.32 m³/t降为8.46~ 9.83 m³/t,采空区埋管抽采确保采空区的瓦斯浓度降到5%以下,符合《煤矿安全规程》对瓦斯浓度的相关规定,工作面边抽边采保证了工作面回采期间回风巷瓦斯浓度在1%以下。     

顶板定向长钻孔在矿井瓦斯治理中的应用

冀中能源峰峰集团大淑村矿172401采煤工作面位于突出危险区,预计回采期间绝对瓦斯涌出量10 m~3/min,通过在工作面停采线外施工顶板定向长钻孔抽采采空区瓦斯,有效降低了回采期间回风瓦斯浓度,解决了突出煤层回采期间回风瓦斯浓度高,上隅角瓦斯超限的问题。